Горизонтальная стационарная двухцилиндровая паровая машина для привода заводских трансмиссий. Конец XIX в. Экспонат Музея Индустриальной Культуры. Нюрнберг Парова́я маши́на — тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию водяного пара в механическую работу возвратно-поступательного движения поршня, а затем во вращательное движение вала. В более широком смысле паровая машина — любой двигатель внешнего сгорания, который преобразует энергию пара в механическую работу.
Первая паровая машина построена в XVII в. Папеном и представляла цилиндр с поршнем, который поднимался действием пара, а опускался давлением атмосферы после сгущения отработавшего пара. На этом же принципе были построены в 1705 году вакуумные паровые машины Севери и Ньюкомена для выкачивания воды из копей. Значительные усовершенствования в вакуумной паровой машине были сделаны Джеймсом Уаттом в 1769 году. Дальнейшее значительное усовершенствование парового двигателя (применение на рабочем ходу пара высокого давления вместо вакуума) было сделано американцем Оливером Эвансом в 1786 году и англичанином Ричардом Тревитиком в 1800 году.
Рис. 4. Схема паровой машины тандем: 1 – поршень, 2 – поршневой шток, 3 – подшипник, 4 – шатун, 5 – кривошип, 6 – движение эксцентрикового клапана, 7 – маховик, 8 – скользящий клапан, 9 – центробежный регулятор 
Для привода паровой машины необходим паровой котёл. Расширяющийся пар давит на поршень или на лопатки паровой турбины, движение которых передаётся другим механическим частям.
Принцип действия паровой машины показан на илл. Работа поршня 1 посредством штока 2, ползуна 3, шатуна 4 и кривошипа 5 передаётся главному валу 6, несущему маховик 7, который служит для снижения неравномерности вращения вала. Эксцентрик, сидящий на главном валу, с помощью эк
ru-wiki.ru
| Паровой машиной называется тепловой двигатель, в котором потенциальная энергия расширяющегося пара преобразуется в механическую энергию, отдаваемую потребителю. С принципом действия машины ознакомимся, воспользовавшись упрощенной схемой фиг. 1.
Внутри цилиндра 2 находится поршень 10, который может перемещаться вперед и назад под давлением пара; в цилиндре имеются четыре канала, которые могут открываться и закрываться. Два верхних пароподводящих канала 1 и 3 соединены трубопроводом с паровым котлом, и через них в цилиндр может поступать свежий пар. Через два нижних капала 9 и 11 пар, уже совершивший работу, выпускается из цилиндра. На схеме показан момент, когда каналы 1 и 9 открыты, каналы 3 и 11 закрыты. Поэтому свежий пар из котла по каналу 1 поступает в левую полость цилиндра и своим давлением перемещает поршень вправо; в это время отработавший пар по каналу 9 из правой полости цилиндра удаляется. При крайнем правом положении поршня каналы 1 и 9 закрыты, а 3 для впуска свежего пара и 11 для выпуска отработавшего пара открыты, вследствие чего поршень переместится влево. При крайнем левом положении поршня открываются каналы 1 и 9 и закрываются каналы 3 и 11 и процесс повторяется. Таким образом, создается прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня. Для преобразования этого движения во вращательное применяется так называемый кривошипно-шатунный механизм. Он состоит из поршневого штока- 4, соединенного одним концом с поршнем, а другим шарнирно, посредством ползуна (крейцкопфа) 5, скользящего между направляющими параллелями, с шатуном 6, который передает движение, на коренной вал 7 через его колено или кривошип 8.
Величина вращающего момента на коренном валу не является постоянной. В самом деле, силу Р, направленную вдоль штока (фиг. 2), можно разложить на две составляющие: К, направленную вдоль шатуна, и N, перпендикулярную к плоскости направляющих параллелей. Сила N не оказывает никакого влияния на движение, а только прижимает ползун к направляющим параллелям. Сила К передается вдоль шатуна и действует на кривошип. Здесь ее опять можно разложить на две составляющие: силу Z, направленную по радиусу кривошипа и прижимающую вал к подшипникам, и силу Т, перпендикулярную к кривошипу и вызывающую вращение вала. Величина силы Т определится из рассмотрения треугольника AKZ. Так как угол ZAK = ? + ?, то Т = К sin (? + ?). Но из треугольника ОКР сила K=P/cos ? поэтому T=Psin (? + ?) / cos ? , При работе машины за один оборот вала углы ? и ? и сила Р непрерывно меняются, а поэтому величина крутящей (тангенциальной) силы Т также переменна. Чтобы создать равномерное вращение коренного вала в течение одного оборота, на него насаживают тяжелое колесо-маховик, за счет инерции которого поддерживается постоянная угловая скорость вращения вала. В те моменты, когда сила Т возрастает, она не может сразу же увеличить скорость вращения вала, пока не ускорится движение маховика, чего не происходит мгновенно, так как маховик обладает большой массой. В те моменты, когда работа, производимая крутящей силой Т, становится меньше работы сил сопротивления, создаваемых потребителем, маховик опять-таки в силу своей инерции не может сразу уменьшить свою скорость и, отдавая полученную при своем разгоне энергию, помогает поршню преодолевать нагрузку. При крайних положениях поршня углы ? + ? = 0, поэтому sin (? + ?) =0 и, следовательно, Т = 0. Так как вращающее усилие в этих положениях отсутствует, то, если машина была бы без маховика, сна должна была бы остановиться. Эти крайние положения поршня называются мертвыми положениями или мертвыми точками. Через них кривошип переходит также за счет инерции маховика. При мертвых положениях поршень не доводится до соприкосновения с крышками цилиндра, между поршнем и крышкой остается так называемое вредное пространство. В объем вредного пространства включается также объем паровых каналов от органов парораспределения до цилиндра. Ходом поршня S называется путь, проходимый поршнем при перемещении из одного крайнего положения в другое. Если расстояние от центра коренного вала до центра пальца кривошипа — радиус кривошипа — обозначить через R, то S = 2R. Рабочим объемом цилиндра Vh называется объем, описываемый поршнем. Обычно паровые машины бывают двойного (двухстороннего) действия (см. фиг. 1). Иногда применяются машины одностороннего действия, в которых пар оказывает давление на поршень только со стороны крышки; другая сторона цилиндра в таких машинах остается открытой. В зависимости от давления, с которым пар покидает цилиндр, машины разделяются на выхлопны е, если пар выходит в атмосферу, конденсационные, если пар выходит в конденсатор (холодильник, где поддерживается пониженное давление), и тепло фикационные, у которых отработавший в машине пар используется для каких-либо целей (отопление, сушка и пр.)
|
vdvizhke.ru
Считается, что идея использования силы пара для превращения ее в энергию движения принадлежит Герону Александрийскому, жившему в 1 веке нашей эры и создавшему эолипил - "шар Эола".
Это был металлический шар, вращающийся под давлением пара. К сожалению движущая сила нагретого воздуха и водяного пара использовалась здесь только лишь для демонстрации забавной игрушки. Герон часто использовал энергию пара в своих изобретениях: для реализации раздвижных автоматических дверей в храмах, двигающих руками статуй богов и так далее. Он оставил много чертежей, по которым можно собрать реально действующие механизмы. Его изобретения, опередившие свое время, смогли по достоинству оценить лишь в средневековье.
Интересно, что в середине XVIII столетия эолипил «переизобрел» венгерский ученый Янош Сегнер, от которого оно и получило свое имя "сегнерово колесо". Понятно, что такое колесо вращается под действием реактивной силы потока пара, выбрасываемого из загнутых трубок-сопел.
Средневековая Европа стала собирать и осваивать технические изобретения и новинки со всех стран: Индии, Китая, Византии. XVIII век считается веком покорения пара. Результаты опытов с атмосферным давлением Торричелли и Отто Герике натолкнули ученых на мысль, что силу атмосферного давления можно использовать для производства механической работы.
Паровая машина Дени Папена.
Дени Папен был ассистентом у Гюйгенса, а с 1688 г. профессором математики в Марбургском университете. У него возникла идея использовать для атмосферного двигателя форму полого цилиндра с движущимся в нем поршнем . Перед Папеном стояла задача заставить поршень совершать работу силой атмосферного давления. В 1690 г. был создан принципиально новый проект парового двигателя.
Вода в цилиндре при нагревании превращалась в пар и двигала поршень вверх. Через специальный клапан пар выталкивал воздух, а при конденсации пара создавалось разреженное пространство; наружное давление двигало поршень вниз. Опускаясь, поршень тянул за собой веревку с грузом. Папен ставил цилиндр машины вертикально потому, что цилиндр-клапан не может в ином положении выполнять свою функцию. Двигатель Папена полезную работу выполнял плохо, так как не мог осуществить непрерывное действие. Чтобы заставить поршень поднимать груз, необходимо было манипулировать стержнем-клапаном и стопором, перемещать источник пламени и охлаждать цилиндр водой. Долгое время Папен продолжал трудиться над усовершенствованием своего изобретения..
Уже в 1707 г. он предложил новый, усложненный вариант парового двигателя.
Паровая машина Томаса Севери.
Совершенствование пароатмосферных машин продолжил Томас Севери. В 1698 году Томас Севери изобрел паровой насос для откачки воды из шахт. Его «друг рудокопов» работал без поршня. Всасывание воды происходило путем конденсации пара и создания разреженного пространства над уровнем воды в сосуде. Севери отделил котел от сосуда, где производилась конденсация. Эта паровая машина обладала низкой экономичностью, но все-таки нашла широкое применение.Впервые паровая машина Севери начала работать в России. Она была заказана в Англии для Петра Первого. Машина поднимала воду на высоту 3 м от поверхности земли.Производительность ее была 3 бочки в минуту. Эта машина Севери качала воду из Фонтанки для фонтанов в Летнем саду в Санкт-Петербурге.
Паровая машина Т. Ньюкомена.
В 1705 году механик Томас Ньюкомен получил патент на изобретенную им тепловую машину.. Паровой насос Ньюкомена начали использовать в Англии для откачки воды из шахт.. Главной деталью его был поршень, уравновешенный грузом и двигавшийся в большом вертикальном цилиндре (2). Давление пара, подаваемого в цилиндр из котла (1), поднимало поршень. Впрыскивание холодной воды из резервуара (5) осаждало пар и создавало в цилиндре вакуум. Атмосферное давление опускало поршень вниз. Охлаждающая вода и сконденсированный пар выпускались из цилиндра по трубе (6), а излишний пар из котла - через предохранительный клапан (7).
После этого двигатель вновь был готов к следующему впрыскиванию пара. Основной недостаток машины Ньюкомена состоял в том, что рабочий цилиндр в ней являлся в то же время и конденсатором. Из-за этого приходилось поочередно то охлаждать, то нагревать цилиндр, и расход топлива оказывался очень велик.
Последующие изобретатели внесли много усовершенствований в насос Ньюкомена. Но принципиальная схема машины Ньюкомена оставалась неизменна на протяжении 50 лет.
Паровой двигатель Джеймса Уатта.
В 1765 году английский механик Джеймс Уатт создает паровой двигатель. В 1763-1764 годах ему пришлось чинить принадлежавший университету образец машины Ньюкомена. Уатт изготовил небольшую ее модель и принялся изучать ее действие. Уатту сразу стало ясно, что для более экономичной работы двигателя целесообразнее держать цилиндр постоянно нагретым. В 1768 году на основе этой модели на шахте горнозаводчика Ребука была построена большая машина Уатта, на изобретение которой он получил в 1769 году свой первый патент. Самым принципиальным и важным в его изобретении было разделение парового цилиндра и конденсатора, благодаря чему не затрачивалась энергия на постоянный разогрев цилиндра. Машина стала более экономичной. Ее КПД увеличился.
С 1776 года началось фабричное производство паровых машин. В машину 1776 года по сравнению с конструкцией 1765 года было внесено несколько принципиальных улучшений. Поршень помещался внутри цилиндра, окруженный паровым кожухом. Кожух сверху был закрыт, а цилиндр - открыт. Пар поступал в цилиндр из котла по боковой трубе. Цилиндр соединялся с конденсатором трубой, снабженной паровыпускным клапаном. Выше этого клапана был размещен еще один уравновешивающий клапан.
Однако машина совершала только одно рабочее движение, работала рывками и потому могла использоваться только как насос. Чтобы паровая машина могла приводить в действие другие машины, необходимо было, чтобы она создавала равномерное круговое движение. Такой двигатель двойного действия был разработан Уаттом в 1782 году. Огромных усилий потребовало от Уатта создание механизма передающего движение от поршня к валу, но Уатт добился и этого, создав особое передающее устройство, которое так и называется параллелограммом Уатта. Теперь новый двигатель Уатта годился для привода других рабочих машин. За 1785-1795 годы было выпущено 144 таких паровых двигателей, а к 1800 году в Англии работала уже 321 паровая машина Уатта.
Для измерения мощности паровых машинУатт ввел понятие "лошадиная сила", которая в качестве общепринятой единицы мощности используется и по настоящее время. Одну из машин Уатта купил пивовар, чтобы заменить ею лошадь, которая приводила в действие водяной насос. При выборе необходимой мощности паровой машины пивовар определил рабочую силу лошади как восьмичасовую безостановочную работу до полного изнеможения лошади. Расчет показал, что каждую секунду лошадь поднимала 75 кг воды на высоту 1 метр, что и было принято за единицу мощности в 1 лошадиную силу.
Паровые двигатели применяли во всех отраслях производства. Они широко использовались в промышленности, на транспорте и стали в свое время "двигателями технического прогресса".
Однако коэффициент полезного действия самых лучших паровых двигателей не превышал 5%! Из каждых 1000 кг топлива на полезную работу тратилось всего лишь 50 кг!
К концу 19 века схема паросиловой установки была значительно усовершенствована, и ее основные принципы сохранились до нашего времени.___
Интересно, что в 1735 году в здании английского парламента был установлен первый в систории вентилятор, который приводился в движение паровым двигателем.___
В 1800 году некий американец, владелец шахты по добыче каменного угля придумал первый паровой лифт. В 1835 году этот паровой лифт вошёл в обиход фабричного грузоподъемного дела в Англии, а потом получил распространение в США.А в 1850-х годах "Компания паровых подъёмников Отиса" установила свой первый пассажирский лифт в пятиэтажном магазине на Бродвее. Лифт брал до пяти человек и вез их со скоростью 20 см в секунду.
Другие страницы по теме « Паровые двигатели »
Паровые двигателиПаровой двигатель И. ПолзуноваПаровые автомобилиПаровые самолетыПароходыПаровозыБоевая паровая техникаПаровая турбина Паровые велосипедыПаровые роботыМастер паропанкаПаровые игрушкиПаровоз Черепановых
class-fizika.narod.ru
РЕФЕРАТ ПО ФИЗИКЕ
ТЕМА:
ПАРОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ
Работу выполнил: Кривоносов Олег
ученик 10 класса
Самара 1999 год.
ПОДВИГ ИВАНА ПОЛЗУНОВА
Есть изобретения, которые стоят на рубеже двух эпох развития техники. И через десятилетия, а за частую даже через столетия, ещё острее ощущается вся значимость этих изобретений.
Перед нами встаёт величественный образ алтайского механика Ивана Ползунова.
Представьте себе мир, в котором машины приводятся в действие мускульной силой или силой водяных колёс и ветряных мельниц, покорных любым капризам природы.
Таким был мир техники до создания парового двигателя.
И представьте себе заводы с дымящимися трубами, паровые машины и турбины, паровозы и пароходы - весь сложный и могучий мир паротехники.
Универсальный тепловой поршневой двигатель создал русский изобретатель Ползунов.
Сын солдата, Иван Иванович Ползунов родился, как предполагают в Екатеринбурге в 1729 году. Учился он в заводской школе, а потом работал в звании «механического ученика» с жалованием рубль в месяц. В 1747 году Ползунова направили на Колывано - Воскресенские заводы на Алтай, чтобы он «впредь при горных, плавильных и пробирных делах мог быть...».
Ползунов долго работал на Колывано - Воскресенских заводах, где развернулась его многосторонняя деятельность.
Понимая нужды производства, Ползунов задумал «пресечь водяное руководство». Чтобы осуществить свой новаторский замысел, он решил создать «огненную машину», которая была бы, как писал Ползунов, «способной по воле нашей, что будет потребно исправлять».
Машина эта, в отличии от всякого рода паровых насосов, находивших себе применение только при откачки воды, должна была обеспечить непрерывное действие и могла быть использована для любых работ.
Месяцы кропотливейших расчётов, бессонный ночи, проведенные над чертежами, многочисленные схемы и опыты - и, наконец, грандиозная задача решена! В 1763 году подал начальнику Колывано - Воскресенских заводов проект паровой машины. Сделанная по этому проекту модель машина хранится сейчас в Барнаульском горном музее.
В Петербурге статский советник Шлаттера, которому было поручено рассмотреть проект Ползунова, не мог не признать, что «...сей его вымысл за новое изобретение почесть должно».
Получив ряд замечаний Шлаттера, как мы теперь знаем, в основном ухудшавших паровою машину, Ползунов приступил к её постройке.
Новый двигатель, в противовес громоздким деревянным водяным колёсам, должен целиком состоять из металла. Зная всю сложность предстоящей работы, Ползунов мечтал построить машину сначала «малым корпусом», то есть малого масштаба. Однако начальство приказало, чтобы он сразу же возводил крупную заводскую установку.
И вот без всякой помощи, лишь с двумя юношами - учениками да несколькими чернорабочими, Ползунов начал постройку огромной, высотой с трёхэтажный дом, рабочий машины для обслуживания воздуходувки на десять плавильных печей.
Подробные рабочие чертежи и исторические документы говорят нам об устройстве и работе этой паровой машины.
Вода разогревалась в котле, склёпанном из медных листов. Пар поступал через специальные распределительные устройства в два вертикальных трёхметровых цилиндра, поршни которых действовали на коромысла. Эти коромысла были связаны с мехами для поддува рудоплавильных печей, а так же с водяными насосами - распределителями и другим дополнительным оборудованием, необходимом для питания котла и для поддержания непрерывного действия машины.
Великий механик добился того, все детали его машины постоянно «сами себя в движении держали».
При постройке машины Ползунова проявил себя также и выдающимся теплотехником. Об этом говорит искусно придуманное автоматическое снабжение котла подогретой водой.
К маю 1766 года строительство в основном было закончено. Но 27 мая, за несколько до пуска машины, который состоялся в августе, её гениальный создатель умер, надорванный непосильным трудом и нуждою.
Машина начала работать уже без него. В течении 43 дней она исправно обслуживала дутьём рудоплавильные печи и не только полностью оправдала свою стоимость (7200 рублей), но и дала свыше 12000 рублей прибыли.
Однако отсутствие опыта у преемников гениального изобретателя не замедлило сказаться. Полуграмотное начальство при устранении возникавших, естественно, неисправностей новой машины вводило свои кустарные «новшества». Так, чтобы уменьшить зазоры между поршнями и цилиндрами, поршни обернули берестой, в результате чего «бересто весьма ожесточилось, в логоватые места вода проходить чрезвычайно начала». Машина проработала, пока не стала из - за течи котла. Равнодушное к технической мысли начальство не позаботилось о починке машины. Её забросили!..
по предписанию управителей алтайских заводов Ирмана и Миллера, ползуновская машина была уничтожена. Это они издали в 1779 году чудовищный указ: «...огнедействующую махину... разобрать; находящуюся при оной фабрику разломать и лес употребить на что годен будет». Это они расхитили ползуновский двигатель, оставив на месте его развалины, сохранившие народное название «Ползуновское пепелище».
Но память о Ползунове не могла быть вытравлена из сердца русских людей. Имя его должно быть поставлено рядом с именем известного английского изобретателя паровой машины Джемса Уатта, открывшего широкую дорогу её промышленному применению.
Спустя десятки лет после смерти Ползунова старожилы - алтайцы передавали предание о человеке, постигшем тайну огненной силы и стремившемся с помощью могучей машины облегчить труд своих соотечественников.
Советские исследователи восстановили иторическую правду о Ползунове.***
В наши дни паровые машины широко применяются на паровозах и в отдельных промышленных установках. Однако на крупнейших фабриках энергии - на тепловых электрических станциях, мощность которых составляет многие тысячи киловатт, - в качестве двигателей применяются не поршневые паровые машины, а паровые турбины.
В паровой турбине используется энергия струи пара, который действует не на поршень, заставляя его двигаться взад и вперед, а на лопатки, вращающие вал двигателя.
Вырываясь с огромной скоростью, достигающей скорости распространения звука (свыше 300 метров в секунду), струя пара проходит между чередующимися рядами вращающихся и неподвижных лопаток та-
кой турбины.
Подвижные лопатки укреплены на дисках, насажанных на вал турбины.
Обтекание лопаток стремительной струей пара заставляет вращаться диск и соответственно вал турбины.
Неподвижные лопатки, укрепленные на кожухе турбины, направляют струю пара от одного ряда подвижных дисковых лопаток к другому. Таким образом, пар, проходя через турбину, отдает свою энергию на вращение вала турбины. В современных паровых турбинах, совершая много тысяч оборотов в минуту, вал вращается с исключительной плавностью. Этого не может обеспечить никакая обычная паровая машина, в которой возвратно-поступательное движение поршней преобразуется во вращение маховика.
Изобретение паровой турбины явилось событием исключительной важности. Оно дало новое, чрезвычайно плодотворное направление развитию техники использования пара.
И действительно, если требовалось увеличить мощность паровой машины, увеличивали ее размеры.
В некоторых случаях паровые машины достигали непомерной величины. А паровая турбина той же мощности была во много раз меньше.
Быстроходность паровой турбины позволяла сочетать ее с электрическими генераторами, которые при высоких скоростях вращения можно было строить относительно не больших размеров.
Идея создания паровой турбины увлекла многих русских изобретателей.
На Алтае, явившемся колыбелью ползуновского парового двигателя, на Сузунском заводе в начале прошлого века работал замечательный «огневых дел» мастер Поликарп Михайлович Залесов.
На протяжении ряда лет он, занимаясь паровыми машинами и исследуя работу пара, пришел к мысли построить паровой двигатель иного типа.
С 1806 по 1813 год Залесов соорудил не одну модель паровой турбины на заводе, где он работал.
Материалы, хранящиеся в алтайских архивах, убедительно подтверждают успех талантливого русского мастера, имя которого, как и десятки имен других талантливейших русских изобретателей, было длительное время предано забвению.
Строителем турбин был и другой изобретатель, Павел Дмитриевич Кузьминский (1849 - 1900).
Работая в области судостроения и воздухоплавания, П. Д. Кузьминский пришел к выводу о нецелесообразности использования паровой машины поршневого типа в качестве судового двигателя.
Он писал: «Существующий тип паровых машин, при которых нет возможности получать такие огромные скорости вращения движителя...должен отойти... На место него явится тип быстро вращающихся турбинных двигателей».
В начале девяностых годов Кузьминский построил и опробовал судовую паровую турбину своей конструкции.
Она имела исключительно малый удельный вес - всего лишь 15 килограммов на лошадиную силу мощности.
Кузьминский прекрасно понимал всю трудность технического творчества в условиях, когда отечественные открытия предавались забвению.
С волнением писал он о новых временах, которые должны наступить, о временах «...когда открытия и изобретения русского творческого ума и настойчивого труда» будут находить достойное применение.
Основные задачи турбостроении в раннем периоде развития этой техники успешно решали шведский инженер Лаваль и английский изобретатель Парсонс; с их именами связывается создание паровой турбины.
www.coolreferat.com
Любой человек знает, что сердцем всякого транспортного средства является мотор. И большинство современных автомобилей работают от двигателей внутреннего сгорания. Но все эти навороченные движки являются внуками или даже правнуками такого агрегата, как паровой двигатель. А началось все с изобретения Томаса Сэйвери. Он в 1689 году построил первый паровой агрегат, который исполнял роль насоса. С его помощью откачивали воду, которая заливала шахты. Конструкция этой машины была совсем простой. В этом насосе пар конденсировался и превращался в небольшое количество воды. Это позволяло создать в нем частичный вакуум, благодаря которому вода отсасывалась из глубины шахтного ствола.
Но изобретение Сэйвери было лишь первым шагом в длинном пути развития паровых машин. И еще до второй половины 18 века в «ходу» были только водяные двигатели. Их использовали для производственных нужд, то есть на фабриках и заводах. Это были очень громоздкие и дорогостоящие устройства. В них механическое движение передавалось от водяного колеса. Для этого приходилось эти фабрики строить на берегах рек, а это не всегда было удобно. К тому же, чтобы водяной двигатель эффективно работал, нужно было строить плотины, устраивать пруды, короче делать много подготовительных работ. Да и мощности таких агрегатов не всегда хватало для нужд производства. А зимой или в засуху они вообще «умирали». Такая ситуация долго продолжаться не могла. И паровые двигатели стали в то время именно «двигателями прогресса».
И большой вклад в это дело внес Томас Ньюкомен, который в 1712 году изобрел поршневой насос. Этот агрегат приводился в действие паром. А в 60-е годы 18 века Джеймс Ватт усовершенствовал конструкцию этого аппарата и создал более эффективный паровой двигатель. Его изобретение нашло свое применение на производстве. С помощью такого двигателя работали станки на фабриках того времени. А первая паровая турбина появилась в конце 19 века, в 1883 году. Ее создал швед Густав Лаваль. А англичанину Чарльзу Парсону достался патент за изобретение многоступенчатой реактивной турбины, которую он разработал специально для того, чтобы приводить в действие электрогенератор. И эта турбина стала широко применяться на тепловых электростанциях.
Паровые турбины используются и сейчас. Они крутят генераторы электростанций и винты больших кораблей. Эти турбины тепловую энергию превращают во вращательное движение. И работать они могут как на обычном топливе (мазут), так и от атомного реактора. А устройство парового двигателя немного отличается от устройства турбины. Он тоже работает на пару, который получается при нагреве воды. И этот пар двигает поршни, которые расположены в цилиндрах. Эти поршни создают возвратно-поступательное движение. А специальный механизм уже преобразует его во вращательное движение. И такие поршневые двигатели стоят на паровозах.
В свое время паровой двигатель пытались внедрить и в автомобильном транспорте. Так в СССР в 50-е годы прошлого века разрабатывали специальную «всеядную» модель Победы. Это было связано с тем, что в послевоенном Союзе были проблемы с энергоносителями. И советские инженеры в качестве парогенератора решили использовать водотрубный котел. Тогда такой котел был самым эффективным паровым двигателем. С его помощью можно было получать высокий теплосъем с рабочей поверхности, создавая при этом давление до 170 кг/см2 , и без опасности взрыва этого котла. В этих агрегатах были некоторые недостатки. Но советским специалистам их удалось устранить.
И в начале 1956 года на экспериментальном заводе при НИИ 21 подготовили первые четыре такие машины. А весной того же года эти автомобили участвовали в сравнительном автопробеге, цель которого - выявить преимущества и недостатки этих моделей. В этом пробеге принимали участие также традиционные модели Победы. И в процессе испытаний паровой двигатель показал себя с самой лучшей стороны. Во время автопробега применялось топливо самых разных видов. Это горючие сланцы, каменный уголь, торф и сырая нефть. Также машина прекрасно работала на таком топливе как мазут, керосин, бензин, березовые дрова, отработанное машинное масло и спиртовые смеси. Правда, подготовка к старту такого автомобиля занимала до 35 минут. Зато она обладала более высокой проходимостью в условиях бездорожья. Испытания эти прошли весьма успешно, но вскоре энергетический кризис миновал и в серийное производство эта разработка не попала. И в наше время, когда с энергоносителями опять становится туго, возможно придется пересматривать отношение к паровым двигателям.
fb.ru
В этом двигателе все предельно просто и предельно же эффективно, он- воплощенное совершенство и, судя по всему, достойный конкурент ДВС.youtu.be/0YLlLL2rDgg
Простота эта, разумеется, относительная, но тем не менее при просмотре ролика так и крутится мысль: неужели подобное чудо не могло быть создано еще во времена королевы Виктории! А может быть, что то и существовало уже тогда, опередив паровую «звезду» самолета братьев Беслер на многие и многие годы… сколько талантливых изобретателей и самых совершенных конструкций кануло безвестно в Лету!
Кстати, в 1936 году в СССР был построен прототип шести цилиндрового звездообразного парового двигателя. Но работы свернули, посчитав паровые машины «прошлым веком».
Диаметр шестицилиндровой звезды 600мм. Диаметр цилиндра 80мм. Ход поршня 72мм. Число оборотов 1800 в минуту. Толщина стенок цилиндра 2,5мм. Двигатель рассчитан на давление пара 60 ат при температуре перегрева 380 градусов. Общий вес двигателя 90 кг или 0,9 кг на 1 л.с. Для сравнения двигатель М-22 стоящий на И-5 при мощности 435 л.с. (при 1575 оборотах/минуту) имел массу 330 кг, то есть, паровой двигатель не сильно уступал М-22 удельной мощности в расчете на массу. Но, в отличие от М-22 и других двигателей внутреннего сгорания при наборе высота мощность не терял. В принципе, весьма любопытная конструкция могла получится, так как уже опытный образец был довольно неплох. Особенно для малых самолетов. Например, на том же У-2 стоял М-11 дающий 110 л.с. при 1650 оборотах/минуту при массе 165 кг. Но указанный паровой двигатель, в отличие от М-11 был практически бесшумен.
Материалы и изображения частично заимствованы с сайта forum.amahrov.ru/viewtopic.php?id=7263&p=11
steampunker.ru
см. Паровые машины.
Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. — С.-Пб.: Брокгауз-Ефрон. 1890—1907.
Двигатели — Содержание 1 История создания 2 Пневмодвигатели и гидромашины 3 Классификация … Википедия
Двигатели — Поршневая паровая машина двойного действия с расширением пара являлась основным типом двигателя на всем протяжении рассматриваемого периода. Элементы паросиловой установки котел, собственно паровой двигатель, передаточный механизм подвергались… … Всемирная история. Энциклопедия
Двигатели — машины, служащие источником механической работы. Ониназываются так в отличие от приводимых ими в действие рабочих машин,исполняющих непосредственно определенного рода работу, и от передаточныхмашин, помощью которых работа Д. превращается в… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона
Двигатели судовые — (паровые). Первое примѣненіе паровой машины, какъ суд. Д., сдѣлано въ 1801 г. англичаниномъ Симингтономъ, построившимъ пар. буксир. шлюпъ Charlotte Dundas. Спустя 6 лѣтъ въ Америкѣ построено Робертомъ Фультономъ первое пар. колес. судно Clermont; … Военная энциклопедия
Двигатели — машины, служащие источником механической работы; они называются так в отличие от приводимых ими в действие рабочих машин, исполняющих непосредственно определенного рода работу, и от передаточных машин, помощью которых работа Д. превращается в… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Двигатели газовые и керосиновые — производят механическую работу, утилизируя теплоту, развиваемую при взрыве смеси светильного газа с воздухом или смеси нефтяных продуктов (бензина и керосина) с воздухом. Развиваемая при взрыве газов, т. е. при быстром горении, теплота… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Малосильные двигатели — до 6 сил, имеют особое значение для мелкой промышленности, давая ей возможность пользоваться работой машин и до некоторой степени выдерживать трудную конкуренцию крупных фабрик и заводов. Род М. двигателей, применяемых в мелких промышленных… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Стационарные бензиновые двигатели производства СССР — В СССР в различные годы выпускались несколько серий стационарных бензиновых двигателей для привода электрических генераторов, насосов, сельскохозяйственных машин. Эти же двигатели широко использовались на маломерных судах. Содержание 1 Серия «Л»… … Википедия
Паровая машина — тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию пара в механическую работу возвратно поступательного движения поршня, а затем во вращательное движение вала. В более широком смысле паровая машина любой двигатель внешнего сгорания … Википедия
Паровая тяга — Паровая машина тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию нагретого пара в механическую работу возвратно поступательного движения поршня, а затем во вращательное движение вала. В более широком смысле паровая машина любой… … Википедия
dic.academic.ru
